研制出一款小像元10 μm中心距红外焦平面探测器CMOS（complementary metal oxide semiconductor）读出电路ROIC（read out integrated circuit）。读出电路设计包括积分后读出（integration then reading，ITR）和积分同时读出（integration while reading，IWR）模式，ITR模式下有2档增益，电荷满阱容量分别为4.3 Me?和1.6 Me?，其他功能包括抗晕、串口功能控制以及全芯片电注入测试功能。读出电路采用0.18 μm工艺，电源电压3.3 V，测试结果表现出良好的性能：在77 K条件下，全帧频100 Hz，读出电路噪声小于0.2 mV。本文介绍了该款读出电路设计的基本架构，分析了在小的积分电容下电路抗干扰能力的设计。在测试过程中，发现了盲元拖尾现象，分析了拖尾现象产生的原因，为解决拖尾现象设计了抗晕管栅压产生电路，最后给出了整个电路的测试结果。
小像元间距 读出电路 红外焦平面探测器 small pixel，ROIC，infrared focal plane detector
从理论上分析了光子型红外焦平面探测器各输入输出参数之间的线性关系。对典型 320×256长波红外焦平面探测器在不同拟合参数下的非线性度进行了测试, 并与理论计算结果进行了比较。结果表明采用输出信号电压与波段光子数或黑体波段辐照功率进行拟合, 可以使理论上带来的非线性度减至最小, 能够更为准确地评价红外焦平面探测器的非线性度。
红外探测器 焦平面探测器 非线性度 拟合参数 infrared detector, FPA detector, nonlinearity, fit
基于Silvaco TCAD 三维数值模拟方法研究了小像元HgCdTe 红外焦平探测器的电串音。通过分析中心像元光生载流子纵向输运和横向输运与电串音的相关性，揭示了光生载流子横向扩散是造成小像元HgCdTe 红外焦平面探测器中电串音迅速增加的主要原因。对小像元HgCdTe 红外焦平电串音的抑制方法进行探讨，计算结果表明适当调整吸收层厚度和引入组分梯度能够有效抑制小像元HgCdTe 红外焦平面探测器中的电串音。本文的研究对小像元碲镉汞红外焦平面探测器的设计具有一定的指导意义。
小像元碲镉汞 焦平面 电串音 small pixel-pitch HgCdTe FPA electrical-crosstalk
介绍了美国、法国等西方红外强国在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器方面的研究现状及发展趋势。基于像素级ADC（模数转换）数字读出电路（ROIC）的不同实现架构，阐述了美国MIT 实验室、法国Sofradir 及CEA-Leti 公司开发的像素级ADC 数字读出电路原理及像素级数字化长波制冷红外焦平面探测器的最新研究成果。最后介绍了昆明物理研究所在像素级数字化制冷长波红外焦平面探测器研究方面取得的最新进展。昆明物理研究所突破像素级ADC 设计等关键技术后，研制出320×256（30 μm 中心距）像素级数字读出电路，并与相同规格的长波制冷红外焦平面探测器互连，主要性能参数与国外同类像素级数字化长波焦平面探测器相当。
像素级ADC 像素级数字读出电路 像素级数字长波探测器 pixel-level ADC pixel-level ADC digital read out integrated circui pixel-level ADC digital long wave infrared detecto
随着数字化红外焦平面探测器的发展，为满足红外数字化红外焦平面探测器光谱响应测试的需求，利用传统的单色分光仪原理，借助LabVIEW 开发软件，采用Cameralink 总线图像数据传输方案，研制了数字化红外焦平面探测器光谱响应曲线的测试系统。研究结果表明，本系统具有结构简单、抗干扰能力强、测试准确可靠的优点，解决了传统光谱测试设备不能对数字化红外焦平面探测器进行测试的问题。
数字化红外焦平面 光谱响应 单色仪 归一化 digitalization IRFPA spectral response monochromator LabVIEW LabVIEW normalization
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北方广微科技有限公司, 北京 100089
非制冷氧化钒红外焦平面像元光学设计旨在提高像元对红外辐射的吸收性能.由于非制冷红外探测器的工作波段通常在 8～14 .m范围内,要求像元在这个波段内具有较高的红外吸收率.采用光学导纳理论,进行像元微桥结构多层光学膜系优化设计.在器件工艺过程中,调节了桥面膜厚和高度,使桥面与 Si衬底上金属反射层之间形成一个谐振腔结构.通过红外傅里叶反射光谱和相对光谱响应测试分析验证表明:像元微桥结构光学设计后,增强了非制冷探测器微桥结构像元在 8～ 14 .m波段的红外吸收率和相对光谱响应.
非制冷氧化钒探测器 像元光学设计 谐振腔 傅里叶反射光谱 相对光谱响应 uncooled VOx infrared focal plane array pixel optical design syntonic cavity infrared Fourier reflection spectroscopy relative spectral response
基于压电陶瓷驱动器, 选用 2×2微扫描模式, 降低了系统控制难度。分析了影响微扫描器控制的几个因素, 设计了一款以单片机为核心的控制电路, 解决了微扫描器位移与同步的控制问题, 并以此构建了一款基于国内某制冷型探测器的反射式微扫描热像仪, 通过实验验证了采用 2×2微扫描模式能够有效提升热像系统的空间分辨力。
微扫描器 同步性控制 位移量控制 热像仪 Micro-scanner synchronization control displacement control thermal imager
在使用红外傅里叶光谱仪进行红外探测器相对光谱响应曲线测试过程中，遇到了标准探测器如何选择和扫描速度（频率）参数如何设置的问题。通过分析测试原理、测试方法和测试仪器的工作原理，找到了问题的实质和解决问题的方向。
红外探测器 光谱响应 红外傅里叶光谱仪 扫描速度 infrared detector spectral response infrared Fourier spectroscopy scanning speed
热释电探测器由于具有结构简单、性价比高等优点而备受青睐。就热释电探测器/前放组件在实际工作中需要较快的响应速度, 从热释电探测器及前置放大器的设计着手考虑, 成功研制出高灵敏度的快速响应热释电探测器/前放组件；针对热释电探测器-前置放大器组件使用时需要承受高过载冲击及剧烈振动, 在几项关键工艺中采取了一系列措施。最后, 给出了热释电探测器/前放组件的测试结果和环境试验结果, 表明达到抗高过载、快速响应的要求。
热释电探测器 前放组件 快速响应 高过载冲击 the pyroelectric detector preamplifier assembled device fast-response acute concussion
1 重庆大学,通信工程学院,重庆,400044
2 昆明物理研究所,云南,昆明,650223
为了在不降低快速响应热释电探测器响应速度的同时抑制器件的振动干扰,通过对快速响应热释电红外探测器的振动噪声机理和输出电信号的频谱分析,提出了数字降噪方案,并用基于FPGA的硬件电路来实现.文中还介绍了硬件的结构和FPGA代码实现,给出了降噪之后的实际效果.
快速响应 热释电探测器 振动 降噪 数字化
